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구글 안드로이드 개요 Naver linuxkernel26 운영자 : 박 철 ([email protected]) Android Software platform developed by Google for mobile phone Free of charge Open source (Apache License except for kernel) Packaging OS to upper layer applications such as browser Initial screen Browser http://code.google.com/android/ http://www.openhandsetalliance.com/ cafe.naver.com/linuxkernel26 Map Android SW platform 구글의 전략 가시화 모든 하드웨어에 들어갈 수 있는 개방형 플랫폼 '안드로이드'를 무기로 웹 세 상을 장악하려는 구글의 전략 Smart phone 시장의 도래 현재 구글은 안드로이드 스마트폰에만 적용해 상용화 한 상태 2차 타깃 넷북 겨냥 PC 업체들과 협력 중 셋톱박스 및 다양한 기기 올해 10월 열릴 일본 최대 전자 전시회 '씨텍 2009(CEATEC 2009)'에서 안드 로이드를 탑재한 셋톱를 전시할 예정 MS 의 폐쇄용 SW platform대비됨 개방형 오픈 SW platform 안드로이드를 채택하는 기기가 무한 늘어날 수 있는 가장 큰 이유 핸드폰 시장 흐름의 재편 전반적인 임베디드 시스템의 변화 휴대폰 뿐 아니라 TV, 셋톱박스, VoIP단말, 디지털액자 등 다양한 기기에 탑재 돼 시판될 전망이다. 최근 미국의 주요 통신사는 안드로이드를 탑재한 집전화 서비스를 준비하고 있다고 밝히기도 했다. cafe.naver.com/linuxkernel26 SW platform 별 smart phone cafe.naver.com/linuxkernel26 출처 : omokomok.tistory.com SW platform별 비교 cafe.naver.com/linuxkernel26 출처 : omokomok.tistory.com Program model #include <stdio.h> loading Memory(DDR) CPU(S3C6410) Excute int main() Write back { printf(“Hello~ \n”); return 0; } “Stack” Section hello.c (Source) “BSS” Section Reg Memory access arm-gcc (Compiler) excute “Data” Section Decode “Text” Section hello (ELF) cafe.naver.com/linuxkernel26 PC runtime fetch Smart phone이 등장하기 까지 전화 삐삐 Smart phone 무선전화 cafe.naver.com/linuxkernel26 핸드폰 임베디드 시스템의 프로그램 모델의 특징 Firm ware 단일 프로세스 Multi thread(MicroC/OS-II) 멀티 프로세스 OS영역과 Application 영역이 분리되지않음 OS의 기능이 단순 schedule 기능제공 프로세스간 메모리보호가 되지 않는 시스템 Multi process(linux) 멀티 프로세스 OS영역과 Application 영역이 분리됨 OS의 기능이 schedule 기능 여러 가지 기능제공 Multi process(Android) Application의 기능 강화 자바 V M 및 프레임워크 기능 강화 JAVA로 application 구현됨 cafe.naver.com/linuxkernel26 Program model – firmware/muti-thread Firmware “Stack” Section ……… Multi-Thread(RTOS) Stack Stack Stack ……………………………… BSS “BSS” Section “Data” Section “Data” Section Text Text “Text” Section scheduler cafe.naver.com/linuxkernel26 Text Program model – Multi-process Multi-Process(linux) Multi-Process(android) application application application application application application Framework & VM middleware & Library Library scheduler kernel cafe.naver.com/linuxkernel26 scheduler kernel 안드로이드 구조 cafe.naver.com/linuxkernel26 안드로이드 시스템의 구조 Application Area App1 App2 App3 Appn Application framework JAVA Core library Dalvik VM Middle ware Area C/C++ library bionic libc SW Interrupt System Call Interface Virture File System(VFS) Kernel Area Device file system General file system Socket file system Inet(AF_INET) Buffer Cache Network Subsystem Transport(TCP,UDP) Network Character Block Device Driver Device Driver Device Driver Device Interface Hardware cafe.naver.com/linuxkernel26 Device Network(IP) 기존 커널의 확장 S3C6410용 Kernel 2.6.27 안드로이드를 지원할 수 있도록 하기 위한 커널 확장관련 패치를 제공 커널 관련한 확장들은 다음과 같다. Alarm Low Memory Killer Ashmem Kernel Debugger Binder Power Management Logger Binder IPC의 프로세싱 오버헤드와 보안 헛점을 해결하기 위해 Binder를 채 택 Power Management 모바일 디바이스가 배터리 기반에서 동작한다는 사실과 해당 배터리 의 용량제약이라는 상황에 대응하기 위한 구조 cafe.naver.com/linuxkernel26 bionic libc 독자적으로 만들어진 linker와 libc 사용 스탠다드 glibc, uclibc를 사용하지 않음 C++ STL(Standard Templete Library) 지원하지 않음 bionic libc의 장점 라이센스: user application에서 GPL문제 회피 size: 약 200k, glibc(GNU version of libc)의 절반크기 speed: 제한된 CPU power에서 동작 cafe.naver.com/linuxkernel26 Android runtime java runtime과 동등 레벨 프로세스가 동작되면서 library 호출할 때 사용 자바 어플리케이션에서 호출할 때 libc 기반의 C/C++ library를 호출할 때 runtime library를 호출 dex.( Dalvik Executables (DEX)) 실행파일의 구조를 가지게 된다. 실행 파일이 symbloic resolution을 통하여 함수를 가지고 있다가 library를 호 출한다. Android Runtime은 Dalvik VM과 Core libraries로 구성 Android의 개발은 Eclipse의 ADT Plug-in을 통해서 Java로 컴파일 되고 class와 resource가 Dx 컨버터를 통해서 Android App(.apk)로 만들어지 며 이 apk가 Dalvik VM위에서 동작하게 된다. Dalvik VM은 작은 메모리에서도 최적화 되는 Dalvik Executable (.dex) 포멧 파일을 실행한다. VM은 register-based이고, 'DX' 툴로 부터 .dex 포맷으로 변환된 자바 컴파일러로 부터 컴파일 된 클래스를 구동한다. Dalvik VM은 쓰레딩과 저수준의 메모리 관리와 같은 기능을 위해 리눅스 커널에 기초한다. cafe.naver.com/linuxkernel26 Zygote(수정란) Zygote를 통한 프로세스 관리 어플리케이션을 빠르게 구동하기 위해서 미리 fork 되어 있는 프로세 스이다. 시스템에서 exec() 호출을 통해 특정 애플리케이션을 실행하고자 하 기 전까지는 중립적인 상태, 즉 특정 애플리케이션과 합체되지 않는 상태를 유지한다 안드로이드에서 프로세스를 생성하는 방식 fork()와 execve()를 통하여 프로세스를 생성하는데 zygote를 통하여 프로세스가 생성되고 메모리를 공유하는 형식을 취는 것 같다. cafe.naver.com/linuxkernel26 Memory Map of User Space 0x00000000 0x00008000 app_process 0x40000000 Java apps and resource data etc.; *.apk,*.jar,*.ttf etc. Shared libraries in native code; libc and libwecore etc. *.so files 0xB0000000 /system/bin/linker Stack 0xBEFFFFFF cafe.naver.com/linuxkernel26 No memory with execution attribute File mapping direction Some memory are of execution attribute File mapping direction 프로세스의 메모리 구조 통상적인 리눅스 .so 모듈이 논리 메모리 공간의 저위 어드레스에서 고위 쪽으로 할당 된다. 이 할당을 실행하는 것은 ‘ld.so’ 프로그램이 일반적이다. 40000000번지부터 공유 라이브러리나 파일을 순서대로 배치. 안드로이드 공유 라이브러리가 논리 어드레스 공간의 고위 어드레스에서 저위 방 향으로 확보 파일을 40000000번지부터 순방향으로, 라이브러리를 B0000000번 지부터 역방향으로 배치 라이브러리를 로드하는 역할을 하는 것은 ‘linker’라는 명칭의 프로그 램이다. Dalvik VM용 영역을 별도로 확보 모든 애플리케이션 프로그램을 Dalvik VM으로 동작시키기 때문에 소비하 는 메모리의 양이 늘어나기 때문 cafe.naver.com/linuxkernel26 안드로이드 파일시스템 / var tmp 작업용 파일군 system bin Linux로써 사용 할 때의 shell 등의 커맨드군 cafe.naver.com/linuxkernel26 app 어플리케이션 프로그램 proc framework sys lib Java의 라이브러리군 sbin etc data root usr,fonts,media etc,sounds lost+found system,dalvik,cache drm,logs,download data,app등 네이티브 코드 라이브러리군 저작권 관리정보 로그 다운로드 결과 어플리케이션 데이터 안드로이드 파일시스템 system, data가 추가 됨 Dalvik VM 본체 system/bin 디렉토리 있음 프로그램 resource 일반적인 리눅스 usr/bin/ 저장 안드로이드 system/ bin/ 저장 쉘(Shell) 명령어 임베디드 리눅스 : BusyBox 통해 사용 및 관리됨 안드로이드 : toolbox 통해 사용 및 관리됨 cafe.naver.com/linuxkernel26 안드로이드 개발자 분류 및 필요기술 1. 안드로이드를 탑재하는 시스템 계층 개발자 ARM 프로세서 리눅스 커널 2.6 리눅스 디바이스 드라이버 기타 펌웨어 레벨 개발능력 2. 안드로이드가 탑재된 제품의 응용 개발자 Java Programming Language Eclipse Dalvik JavaVM WebKit 기타 응용 개발 능력 3. 안드로이드를 이용한 웹 서비스 개발자 기존 웹 서비스 개발 능력 안드로이드 플랫폼에 대한 이해 cafe.naver.com/linuxkernel26 Android on Real target cafe.naver.com/linuxkernel26 감사합니다. http://cafe.naver.com/linuxkernel26 cafe.naver.com/linuxkernel26